仪器分析第三章

仪器分析第三章原子发射光谱法，知识内容有概述、原子光谱基础、原子发射光谱仪器、原子发射光谱分析方法等。

原子发射光谱法（AES）

• 概述
  • 根据试样中不同元素的气态原子或离子在热激发或电激发下，发射特征的电磁辐射而进行元素定性分析和定量分析的方法
  • 过程：1.试样蒸发、解离、激发产生特征辐射 2.色散分光形成光谱 3.检测波长和强度
  • 优点 ：1.多元素同时检测 2.直接测定固态、液体、气体样品 3.取样量少，分析速度快 4 .选择性高 5.灵敏度高，检出限较低 6.准确度高
  • 缺点：1.大多数非金属不能检测 2.AES与离子、原子来源状态无关 3.确定组成、含量但结构不能 4.不能分析有机物
• 原子光谱基础
  • 原子发射光谱的产生
    • 产生条件：气态原子 原子被激发
    • 原子光谱
      • 原子线：由原子外层电子受激发产生
      • 离子线：由离子外层电子受激发产生
    • AES中常用术语
      • 共振线：由各激发态回到基态所发射的谱线
      • 非共振线：激发态与激发态间跃迁发射的谱线
      • 第一共振线（主共振线）：由第一激发态回到基态产生的谱线
  • 原子能级与原子光谱项
  • 原子能级图
  • 谱线强度
    • 公式
    • 影响谱线强度的因素
      • 统计权重
      • 跃迁概率
      • 激发能 谱线强度与激发能呈负指数
      • 激发温度 温度越高，谱线强度越大
      • 基态原子数N0 谱线强度与基态原子数成正比
  • 谱线的自吸或自蚀
    • 自吸现象
      • 原子在高温时被激发，发射某一波长的谱线，而处于低温状态的同类原子又能吸收这一波长的辐射
    • 自蚀
      • 当自吸现象非常严重时，谱线中心的辐射将完全被吸收的现象
• 原子发射光谱分析方法
  • 光谱定性分析
    • 一般采用摄谱法
    • 元素不同→电子结构不同→光谱不同→特征光谱
    • 分析依据（P40几种分析线）
    • 定性分析方法（P40)
      • 标准试样光谱比较法
      • 铁光谱比较法
  • 光谱半定量分析
    • 给出试样中某元素大致含量，适用对钢材、合金的分类
    • 谱线黑度比较法
    • 谱线呈现法
  • 光谱定量分析（P42-46)
• 原子发射光谱仪器
  • 激发光源
    • 作用：使试样蒸发、解离、原子化、激发、跃迁产生光辐射
    • 分类
      • 直流电弧
        • 原理：两电极间隙气体电离形成导体，将气体加热而形成电弧放电
        • 1.蒸发能力强 2.绝对灵敏度高 3.电弧不稳，分析重现性差 4.自吸现象严重
        • 适用：粉末试样的定性定量分析、如岩矿、无机物和有机合成材料、干燥后的生物试样
      • 低压交流电弧
        • 介于直流电弧和电火花之间的一种光源
        • 优点：具有脉冲性，弧温较高，激发能力强，稳定性好适用于定量分析
        • 缺点：电极温度不如直流电弧电极温度高，蒸发试样能力稍差
      • 高压火花
        • 特点：1.激发温度高 2.放电稳定，分析重现性好 3.电极头温度低
        • 适用：难激发元素或易熔金属、合金试样分析以及高含量元素的定量分析
      • 等离子体(ICP）光源
        • ICP的结构
          • 装置：高频发生器和感应圈（提供能量）、等离子体矩管和供气系统（Ar气，等离子体的产生）、试样引入系统
          • 等离子体矩管（P33）
          • Ar做工作气体的优点（P33）
          • ICP形成过程
        • ICP特点
          • 检出限低、基体效应小、自吸效应小、稳定性好、电子密度高、线性范围广、可多元素测定
          • 缺点：对气体和一些非金属测定灵敏度低、仪器价格昂贵、维持费用较高、雾化效率低、处理液体样品
  • 光谱仪
    • 将光源发射的不同波长的光色散成为光谱或单色光，并进行记录和检测
  • 观测设备